認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中頻譜共享方法研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)電頻譜資源是信息社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和戰(zhàn)略性資源。隨著信息通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，頻譜資源緊缺問(wèn)題越來(lái)越突出。優(yōu)化頻譜資源配制、提高頻譜利用效率是解決頻譜緊缺問(wèn)題的重要途徑。由多個(gè)用戶(hù)共同使用同一頻段的頻譜共享技術(shù)能充分利用頻率資源，有效提高頻譜利用效率，成為通信領(lǐng)域的重要研究方向。目前，頻譜共享主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式:當(dāng)頻譜空閑時(shí)，非授權(quán)用戶(hù)可以使用這些空閑頻譜，即機(jī)會(huì)式共享方式;當(dāng)頻譜占用時(shí)，非授權(quán)用戶(hù)可以在不影響原有用戶(hù)通信質(zhì)量的前提下

2、共享使用，即重疊式共享方式。本文對(duì)兩種共享方式進(jìn)行了深入研究，主要貢獻(xiàn)如下:
　　(1)對(duì)于動(dòng)態(tài)性較弱的空閑頻段，頻譜擁有者可以通過(guò)中長(zhǎng)期租賃的方式向次級(jí)服務(wù)商開(kāi)放以換取經(jīng)濟(jì)收益。次級(jí)服務(wù)商在獲得頻譜的共享使用權(quán)后，如何有效發(fā)現(xiàn)并利用其空閑狀態(tài)為用戶(hù)提供服務(wù)是關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)此，本文以網(wǎng)狀認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了基于服務(wù)拍賣(mài)的頻譜使用方案，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)劃的勝出用戶(hù)決定方法以及滿(mǎn)足真實(shí)性的收費(fèi)機(jī)制，在為用戶(hù)提供定制服務(wù)的同

3、時(shí)實(shí)現(xiàn)了空閑頻譜價(jià)值的最大化。相比傳統(tǒng)頻帶拍賣(mài)方式，服務(wù)拍賣(mài)方式可以免除用戶(hù)在決定競(jìng)拍頻帶時(shí)的負(fù)擔(dān)，減少用戶(hù)之間的競(jìng)拍沖突，提高頻譜利用效率。
　　(2)對(duì)于動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)的空閑頻段，其難點(diǎn)在于次級(jí)服務(wù)商如何根據(jù)用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求從頻譜擁有者處動(dòng)態(tài)地獲得頻譜共享使用權(quán)。對(duì)此，本文研究了頻譜擁有者與次級(jí)服務(wù)商之間的動(dòng)態(tài)頻譜交易，提出了頻譜市場(chǎng)架構(gòu)的具體組成、交易的流程以及交易達(dá)成后的頻譜使用管理方法。以用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求為出發(fā)點(diǎn)，考慮次級(jí)服務(wù)商

4、的具體網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景設(shè)計(jì)了最優(yōu)頻譜購(gòu)買(mǎi)策略，使其可以真正滿(mǎn)足用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求;同時(shí)，為頻譜市場(chǎng)設(shè)計(jì)了滿(mǎn)足真實(shí)性的多輪捆綁拍賣(mài)機(jī)制，在滿(mǎn)足次級(jí)服務(wù)商頻帶需求的同時(shí)為頻譜擁有者實(shí)現(xiàn)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)收益。
　　(3)針對(duì)主次用戶(hù)形成小規(guī)模干擾信道時(shí)的重疊式共享問(wèn)題，本文從物理層編碼角度出發(fā)，研究了干擾對(duì)齊編碼在重疊式頻譜共享中的應(yīng)用。提出了基于天線(xiàn)選擇的干擾對(duì)齊方案，該方案可以在保證主用戶(hù)通信質(zhì)量的同時(shí)，為次用戶(hù)消除全部干擾，從而提升其通信性能。進(jìn)

5、一步針對(duì)信道信息估計(jì)誤差問(wèn)題，設(shè)計(jì)了具有場(chǎng)景自適應(yīng)能力的健壯信道信息均值濾波算法以及基于離散隨機(jī)優(yōu)化的天線(xiàn)選擇算法，能夠在消除估計(jì)誤差影響的同時(shí)以較低的計(jì)算復(fù)雜度快速選擇出最優(yōu)天線(xiàn)組合。
　　(4)針對(duì)次用戶(hù)在多跳傳輸時(shí)對(duì)主用戶(hù)頻譜的重疊式共享問(wèn)題，本文基于功率控制技術(shù)，以端到端傳輸速率最優(yōu)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了次用戶(hù)的最優(yōu)多跳傳輸方案，包括各節(jié)點(diǎn)的功率控制方法、各鏈路的頻帶分配策略以及端到端的數(shù)據(jù)路由管理方式。在功率控制中特別考慮了主用